EP1807208B1 - Dispositif d'analyse de proteine et d'adn integree et automatisee dans une cartouche a usage unique, procede de production de cette cartouche et procede de fonctionnement de l'analyse de proteine et d'adn a l'aide de cette cartouche - Google Patents

Dispositif d'analyse de proteine et d'adn integree et automatisee dans une cartouche a usage unique, procede de production de cette cartouche et procede de fonctionnement de l'analyse de proteine et d'adn a l'aide de cette cartouche Download PDF

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EP1807208B1 EP05801513A EP05801513A EP1807208B1 EP 1807208 B1 EP1807208 B1 EP 1807208B1 EP 05801513 A EP05801513 A EP 05801513A EP 05801513 A EP05801513 A EP 05801513A EP 1807208 B1 EP1807208 B1 EP 1807208B1
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Definitions

  • the depressions may advantageously be filled with variable amounts of dry reagent. Through the combination of different dry reagent quantities and well spacing patterns, the desired concentration profiles of the final reagent solutions can be adjusted.
  • a detection module for the electrical detection of the hybridization processes is arranged in the cartridge.
  • the detection module advantageously consists of a precious metal / plastic composite or a semiconductor-processed Silicon chip with precious metal electrodes.
  • electrochemical, magnetic or piezoelectric measuring methods are suitable for electrical detection.
  • PCR for the PCR to be carried out in the cartridge according to the invention, especially for DNA analysis, there are also means for generating a magnetic field for fixing the DNA / magnetic bead complex in a PCR cavity.
  • the PCR cavity must be suitably sealed and must have means for thermal cycling.
  • reagents of this kind which in particular also contain magnetic beads for binding the released DNA, are distributed uniformly between the steps 112 via the flow channel 111.
  • Magnetic beads have DNA- and protein-binding properties, provided that they have been pretreated accordingly. They may interfere with DNA-binding properties.

Claims (43)

  1. Dispositif d'analyse intégrée et automatisée d'ADN ou de protéine d'un échantillon de mesure dans une cartridge (carte) utilisable une fois et emplie de réactifs secs, comprenant les caractéristiques suivantes pour effectuer automatiquement toutes les mesures nécessaires à l'analytique de processus composée de sous-processus dans la cartridge :
    - il y a dans la cartridge ( 100 ) un système de microcanaux et/ou de microcavités ( 101 à 131 ) pour une technique de processus microfluidique ;
    - les microcanaux ou les microcavités ( 101 à 131 ) ont des empreintes prescrites pour recevoir des réactifs, dans lequel
    - les réactifs sont mis en réserve sous une forme stable au stockage en des emplacements déterminés dans les microcanaux ou les microcavités ( 101 à 131 ) de la cartridge ( 100 ) ;
    - il y a des moyens pour mettre à disposition sous une forme appropriée au processus partiel respectif, notamment comme réactif liquide, les réactifs stockés à sec.
  2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les empreintes ont au moins un palier ayant une hauteur de 10 à 500 µm.
  3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les empreintes ont une étendue d'environ 1 mm et une profondeur d'environ 100 µm.
  4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les empreintes sont cylindriques, l'étendue correspondant au diamètre.
  5. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les réactifs introduits dans les microcanaux ou dans les microcavités (101 à 131) ont les propriétés suivantes
    - ce sont des substances pouvant être séchées en ayant une tension de vapeur négligeable, qui sont stables à la température ambiante, de sorte que les propriétés pour une fusion cellulaire ou pour une PCR ou pour la détection de grandeurs biochimiques sont conservées.
  6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que des mélanges composés de la substance respective avec des adjuvants forment des pellicules minces, qui adhèrent aux parois.
  7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que des substances ou des mélanges introduits dans des parties des microcanaux ou des microcavités ( 101 à 131 ) sont recouverts d'une manière étanche à l'eau de minces couches de paraffine.
  8. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes 5 à 7, caractérisé en ce que les substances introduites dans des parties des microcanaux ou des microcavités ( 101 à 131 ) ont des propriétés de fixation de l'ADN ou de fixation de protéine.
  9. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes 5 à 8, caractérisé en ce que les substances introduites dans des parties des microcanaux ou des microcavités ( 101 à 131 ) sont des perles-aimants ayant des propriétés spécifiques de fixation.
  10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les perles-aimants sont revêtues d'anticorps.
  11. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les perles-aimants sont revêtues de substances fixant l'ADN.
  12. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes 9 à 11, caractérisé en ce que il y a en même proportion des réactifs de lyse et des perles-aimants, caractérisé en ce que les réactifs de lyse et les perles-aimants sont contenus dans une matrice sèche unique.
  13. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on peut effectuer ce que l'on appelle un dosage DNA-ELISA ou un dosage protéine-ELISA ( 130, 131 ), dans lequel il y a comme réactif pour le dosage ELISA ( 130, 131 ) un enzyme marqueur ( réactif 1 ) et un substrat d'enzyme ( réactif 2 ).
  14. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a un module ( 130 ) de détection pour la détection électrique des processus d'hybridation.
  15. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le module ( 130 ) de détection est en un composite métal précieux/matière plastique.
  16. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le module de détection est composé d'une puce de silicium à traitement par semiconducteur et ayant des électrodes en métal précieux.
  17. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il est utilisé des méthodes de mesure électrochimiques, magnétiques et/ou piézoélectriques comme moyens de détection électrique.
  18. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cartridge (100) a un orifice ( 102 ) d'entrée pour un échantillon de sang complet.
  19. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a des moyens ( 103 à 103"' ) pour amener de l'eau, notamment un orifice d'entrée.
  20. Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'il y a un orifice d'entrée pour le raccordement à une source extérieure d'eau.
  21. Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée est raccordé à un réservoir d'eau intégré.
  22. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les microcanaux ou les microcavités ( 101 à 131 ) sont après l'entrée d'eau remplis de substances tampons sèches de force ionique définie.
  23. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a des moyens de mélange d'échantillons de sang complet et d'eau ou de la solution tampon.
  24. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a des moyens pour faire passer du sang ou un mélange de sang et d'eau ou un mélange de sang et de tampon dans le microcanal ou la microcavité revêtu du réactif perle de lyse.
  25. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a des moyens de production d'un champ magnétique en vue de l'immobilisation du complexe ADN/perle-aimant ou du complexe protéine-perle-aimant.
  26. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a des moyens de production d'un champ magnétique en vue de l'immobilisation du complexe ADN/perle-aimant dans une cavité PCR.
  27. Dispositif suivant la revendication 26, caractérisé en ce qu'il y a des moyens de fermeture de la cavité PCR.
  28. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y des moyens de thermocyclisation de l'échantillon.
  29. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a dans la cartridge ( carte ) des moyens de stockage de matière d'échantillon usée et/ou de réactif usé.
  30. Dispositif suivant la revendication 29, caractérisé en ce que les moyens de stockage de matière d'échantillon usée et/ou de réactif usé forment des réservoirs de déchet.
  31. Dispositif suivant la revendication 30, caractérisé en ce qu'il y a des moyens de purge à l'abri des germes et sans particule, ni cellule, du réservoir de déchet.
  32. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y a des moyens d'immobilisation de la cartridge dans un appareil de lecture.
  33. Procédé de fabrication d'une cartridge utilisée dans l'agencement suivant la revendication 1 ou suivant l'une des revendications 2 à 32, comprenant les stades de procédé suivants :
    - on fabrique un corps de base de cartridge ayant des canaux et/ou des cavités en un polymère,
    - dans les canaux ouverts, qui comprennent des structures géométriques sous la forme d'empreintes, on répartit en goutte des réactifs et on les y sèche,
    - on ferme les canaux et/ou les cavités par une feuille.
  34. Procédé de fabrication suivant la revendication 33, caractérisé en ce que l'on prépare les corps de base de carte par une technique de moulage par injection.
  35. Procédé de fabrication suivant la revendication 33, caractérisé en ce que l'on dépose sur le corps de carte des matériaux autres, comme par exemple des membranes d'étanchéité, des membranes de purge ou analogues.
  36. Procédé de fabrication suivant la revendication 33, caractérisé en ce que, avant de rendre étanche le corps de la carte, on introduit un module de détection ayant des moyens de mesure, notamment en le collant.
  37. Procédé pour faire une analyse d'ADN dans un agencement suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2 à 32, comprenant les mesures suivantes :
    - on met l'échantillon dans la cartridge,
    - on introduit la cartridge dans un appareil de lecture,
    - on fait débuter le dosage entièrement automatique.
  38. Procédé suivant la revendication 37, comprenant les stades suivants, lorsque l'on fait le dosage entièrement automatique :
    - on effectue un dosage d'échantillon sur une section de dosage,
    - on lave la section de dosage,
    - on dilue l'échantillon de mesure et on l'introduit dans le canal de lyse,
    - par séjour dans le canal de lyse, il s'effectue une fusion cellulaire,
    - par un courant de liquide, on met le complexe ADN-perle formé dans la chambre de PCR et on le maintient dans la chambre de PCR par un collecteur de perle,
    - on effectue un lavage à l'eau du complexe ADN-perle,
    - on ferme la chambre de PCR,
    - on effectue la PCR,
    - après achèvement de la PCR, on transporte le produit PCR dans la chambre de détection,
    - dans la chambre de détection, ont lieu des processus d'hybridation avec des sondes de fixation spécifiques,
    - on effectue le lavage de la chambre de détection par un enzyme de marquage,
    - on effectue le lavage de la chambre de détection par un substrat d'enzyme,
    - on effectue les mesures électrochimiques,
    - on effectue les mesures électrochimiques à des températures différentes et à des vitesses d'écoulement différentes de la solution de substrat d'enzyme.
  39. Procédé suivant la revendication 38, caractérisé en ce que, pendant la PCR, on remplit d'eau les canaux de réactif ELISA.
  40. Procédé suivant la revendication 38, caractérisé en ce que, après l'hybridation, on purge les deux canaux ELISA, en ce qu'ensuite on lave sans bulle de gaz la chambre de détection par le premier réactif ELISA et ensuite on la lave par le deuxième réactif ELISA et en ce qu'ensuite on effectue la mesure électrochimique.
  41. Procédé pour faire un analyse de protéine dans un dispositif suivant la revendication 1 ou suivant l'une des revendications 2 à 32, comprenant les dispositions suivantes :
    - on charge l'échantillon dans la cartridge,
    - on insère la cartridge dans un appareil de lecture,
    - on fait débuter le dosage entièrement automatique.
  42. Procédé suivant la revendication 41, comprenant les stades suivants, lorsque l'on fait le dosage entièrement automatique :
    - on effectue un dosage d'échantillon sur une section de dosage,
    - on lave la section de dosage,
    - on dilue l'échantillon de mesure et on le transporte dans la chambre de détection par un courant de liquide,
    - dans la chambre de détection, ont lieu des opérations de fixation entre les protéines de l'échantillon de mesure et des anticorps de fixation ou des protéines de fixation spécifiques,
    - on effectue le lavage de la chambre de détection par une solution d'anticorps portant un marqueur d'enzyme ( réactif ELISA 1 ),
    - on effectue le lavage de la chambre de détection par du substrat d'enzyme ( réactif ELISA 2 ),
    - on effectue les mesures électrochimiques.
  43. Procédé suivant la revendication 42, caractérisé en ce que, après l'hybridation, on purge les deux canaux ELISA, en ce qu'ensuite on lave sans bulle de gaz d'abord la chambre de détection par le premier réactif ELISA et ensuite on la lave sans bulle de gaz par le deuxième réactif ELISA et ce que, ensuite, on effectue la mesure électrochimique.
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